- 이론 ※ 화학평형(chemical equilibrium): 가역반응으로 정반응 속도와 역반응 속도가 평형인 상태 ① 화학평형 상수 → 화학평형인 상태에서는 반응물이 생성물로, 또 생성물이 반응물로 변화하는 화학반응이 끊임없이 일어나는데, 정반응과 역반응의 속도가 같아 반응물과 생성물의 농도가 시간에 따라 달라지지 않는다.→예: 질소와 수소는 500℃에서 촉매를 통해 반응해 암모니아를 만들고 같은 조건 하에서 암모니아는 역반응에 의해 질소와 수소로 분해된다.N++3H→2NHᅡᆫᄋ 初期 반응 초기에는 정반응에 의해 암모니아 생성이 우세할 것이다.하지만 반응 시간이 지나면서 생성된 암모니아의 양이 증가하고 역반응 속도가 점점 빨라져 결국 정반응과 역반응 속도가 같아져 외관상 아무런 변화가 일어나지 않게 된다.
→ 평형 상수: 일정한 온도와 압력 하에서 화학 평형 상태는 하나의 고유한 숫자로 나타낼 수 있는데 이를 평형 상수(equilibriumconstant, K)라고 한다.일반적인 평형 상수식은 다음과 같다.aA+bBccC+dD반응식으로 →반응계가 평형상태에 도달하면 외부조건이 변화하지 않는 한 더 이상 변화하지 않지만 외부조건 변화에 따른 평형이동은 루샤트리에 대한 원리를 적용하여 예측할 수 있다.→ 화학평형에 영향을 주는 인자 ᄇᆫᄋ 物반응물과 생성물의 농도: 평형상태에 있는 혼합물에 반응물이나 생성물 중 어느 하나의 농도를 높이거나 낮추면 평형상태가 무너지고 다시 평형상태를 유지하기 위해 정반응 또는 역반응이 일어나게 된다.⦁ 압력과 부피: 액체와 고체는 실질적으로 압축되지 않기 때문에 압력 변화는 수용액 내 화합물의 농도에 영향을 주지 않지만 기체의 농도는 압력 변화에 의해 크게 영향을 받는다.⦁ 온도: 평형상태에서 온도를 일정하게 유지하면 농도, 압력, 부피의 변화는 평형 상수값을 변화시키지 않는다. 하지만 온도가 증가하면 흡열 반응이 유리하고 온도가 감소하면 발열 반응이 유리하다. 온도는 평형의 위치에 미치는 영향 이외에도 평형반응의 정반응과 역반응 속도에 큰 영향을 주어 평형에 도달하는 시간을 단축 또는 지연시킬 수 있다.⦁ 촉매: 촉매는 평형 정수를 변화시키지 않는다. 평형에 도달하지 않은 반응 혼합물에 촉매를 가하면 정반응과 역반응 속도가 더 빨라져 빠르게 평형 혼합물을 얻을 수 있다.
② 루샤트리에 대한 원리: 새로운 화학 평형 상태는 주어진 변화(농도, 온도, 부피, 부분 압력 등의 변화)를 상쇄시키는 방향으로 결정된다.→ 온도의 영향: NOO(g)+heat22NO(g) 반응에서, NOᅪ と와 NOᄀ가 화학 평형을 이루고 있는 용기에 열을 가하면 열을 소모하는 방향으로 화학 반응이 일어나 새로운 평형 상태에 이른다. 상기 반응식에 따르면, 열을 소모하는 반응은 NOᅳᆯ를 더 많이 생성하는 반응이며, 새로운 평형 상태에서 NOᅴ の의 비율이 높아진다고 볼 수 있다.→ 농도의 영향: 화학 평형 상태에 있는 모든 화학 반응계는 반응물 또는 생성물의 농도가 변화할 때 그 농도 변화를 상쇄시키는 방향으로 화학 반응이 진행되어 새로운 화학 평형 상태에 도달한다.→ 압력의 영향: 압력이 증가한다는 것은 일정한 공간 내에 기체의 분자수(또는 mol수)가 증가한다는 뜻이다. 따라서 압력이 증가하면 그 변화를 상쇄시키는 방향은 분자수가 감소하는 방향이다. 반대로 압력이 감소하는 변화가 일어나면 그 변화를 상쇄시키는 방향은 기체 분자수가 증가하는 방향이다.
2. 시약 ※ KSCN : 티오시안산 칼륨염 ▽ 일명 : Potassiumsulfocyanate, Potassium isothiocyanate, Potassium thiocyanide, Potassium rhodanide ▽ CASNumber : 330-20-0 ▽ 특징 ① 아세톤 알코올 아미르알코올 등에도 녹는다.② 조해성(공기 중에 노출된 고체가 수분을 흡수해 녹는 현상)을 갖는다.③ 3가 철 이온과 작용해 물에 잘 녹는 적색 사이오사이언산 철 Fe(SCN) γ를 생성한다.⦁ 구조 : 무색조해성 단사정계 결정
⦁ 분자량 : 97.181 g/mol ᅳᆶ느点点 끓는점 : 500 ℃(773 K) ᅩᆨ 녹는점 : 173.2 ℃(446.3 K) ᅵᆯᄃ : 밀도 : 1.886 g/mL
※ Fe(NO )): 철의 질산염 塩ᅳᅳ : : 별명: Ferricnitrate, Nitricacid, iron(3+)salt CCAS Number: 10421-48-48-4ᄌ ① ① ① ① 특징 ① 조해성이 있다.② 물·알코올·아세톤 등에 녹아 질산에서도 약간 녹는다.③ 분석용 시약·의약품·가죽무두질제·매염제 등에 이용된다.⦁ 구조 : 6수염과 9수염이 있는데 6수염은 무색, 사방결정계이고 9수염은 단사결정계이다.6 수염에서 Fe3+는 팔면체 구성으로 6개의 물 분자와 배위 결합을 한다.
⦁ 분자량: 403.99g/molᅳᆶ느点点 끓는점: 125℃(398K)(nonahydrate)ᅩᆨ녹는점: 47.2℃(320.3K)(nonahydrate)ᅵᆯ도 :밀도: 1.68g/mL(hexahydrate), 1.6429g/mL(nonahydrate)
※ NaOH: 가성소다 ᄃᄅ : 별명: Causticsoda, Lye, Ascarite, White caustic, Sodium hydrate CCAS Number: 1310-73-2 ᅳᆨᄌᄌ ① ① 특징 ① 공기 중에서 수분 및 이산화탄소를 흡수하여 탄산염을 생성한다.② 열에 대해서는 매우 안정되며, 강열을 해도 물과 산화물로 분해되지 않는다.③ 수용액은 암모늄염에 작용하여 암모니아를 유리시키고, 또한 대부분의 금속염수용액으로 수산물을 침전시킨다.⦁ 주의해야 할 점, 강염기의 대표적인 물질로 다른 물질을 잘 부식시키는 위험한 물질이다. 단백질도 가수분해되기 때문에 손으로 직접 만지는 것은 좋지 않다.② 수산화나트륨은 고체결정 상태이기 때문에 화학반응 시에는 주로 물에 녹여 수용액을 만들어 사용하는데 이때 많은 열을 발생시키므로 주의해야 한다.③ 만들어진 수용액을 산성 용액과 반응시킬 때에도 많은 열을 발생하므로 얇게 만들어 사용해야 한다.⦁ 구조: 결정은 특이한 이중층 구조(2매의 원자면이 층상격자의 단위로 되어 있는 구조)로, Naᅩ도 OH5도 5배 정도, 고온에서는 암염형 구조를 취한다.
⦁ 분자량 : 39.997 1g/mol ᅳᄂ느点点 끓는점 : 1388℃(1661K) ᆨᆨᆨ 녹는점 : 323℃(596K) :ᆯᄃ : 밀도 : 2.13g/mL
※ Ca (OH) ▽ : 칼슘의 수산화물 ▽ 일명 : Slakedlime, Milkoflime, Calcium(I) hydroxide, Picklinglime, Hydratedlime, Portlandite, Calcium hydrate, Calcium dihydroxide ▽ CAS Number : 1305-62-0 ▽ 특징 ① 수산화기를 포함하고 있어 수용액상에서 염기성을 띤다.② 물에 잘 녹지 않지만 이온화도(해리성)가 높은 특성이 있기 때문에 물에 녹은 수산화칼슘은 강한 염기성을 나타낸다.③ 강한 염기성을 이용하여 소석회. 즉 수산화 칼슘이 들어간 비료를 사용하여 산성화된 토양을 중화시키는데 사용하기도 한다.⦁ 구조①격자는 수산화 카드뮴형 구조이다.② 보통은 소량의 수분을 포함한 백색분말이지만 수용액으로부터 육방결정계의 판상결정을 얻을 수 있다.
⦁ 분자량 : 74.093 g/mol ᅳᆶ느点 끓는점 : -ᅩᆨ 点 녹는점 : 580 ℃(853 K) ᅵᆯᅩ : 밀도 : 2.211 g/mL, solid
※ 페놀프탈레인(Phenolphthalein): 산·염기를 구별하는 지시약으로 사용되는 트라이페닐메틸계 색소, 화학식: CHHOO, 별명: 3, 3-Bis(4-hydroxyphenyl) isobenzofuran-1(3H)-oneoneoneoneumber: 77-09-8 特徴 특징 ① 무색, 무취로 물에 녹으면 산성을 띤다.② 무색에서 연노랑을 띠는 흰색 결정이며 고온에서는 승화하는 성질이 있다.③ 에탄올에는 잘 녹고 에탄올에는 잘 녹지 않으며 물에는 거의 녹지 않는다.⦁ 구조①페놀프탈레인 분자는 14개의 수소원자, 20개의 탄소원자, 그리고 4개의 산소원자들로 구성되며 총 38개의 원자들로 형성된다.② 페놀프탈레인 분자에는 총 41개의 화학결합이 있는데, 이는 27개의 비수소결합, 19개의 다중결합, 2개의 단일결합, 1개의 이중결합, 18개의 방향족결합, 1개의 5원자륜, 3개의 6원자륜, 1개의 9원자륜, 1개의 에스텔(방향족), 그리고 2개의 방향족 수산기로 구성되어 있다.
⦁ 분자량: 318.328g/molᄁᆶᄂ느点点 끓는점: -ᅩᆨ 点 녹는점: 258-263℃(531-536K)ᅵᆯᄃ : 밀도: 1.277g/mL
3. 문제: 우리 몸의 혈액은 외부 환경에 따라 pH가 갑자기 변하지 않도록 완충작용을 할 수 있다. 이때 완충작용 원리를 공통 이온효과를 이용하여 설명하시오.